Monitorización de la frecuencia respiratoria a partir de señales sonoras

Abstract

[ES] La frecuencia respiratoria es considerada como un parámetro crucial a la hora de prevenir situaciones críticas en pacientes, como insuficiencia cardíaca crónica, hipoxia o neumonía. A pesar de su importancia, encontrar un método fiable, personalizado y no invasivo para monitorizarla sigue siendo todo un desafío. El objetivo principal de este Trabajo Fin de Grado es el desarrollo de una aplicación que permita monitorizar y estimar esta a partir de señales sonoras, permitiendo la detección temprana y la creación de alertas cuando se produzcan alteraciones en la respiración de los pacientes. Dicha aplicación dispone de un algoritmo desarrollado inicialmente en MATLAB que determina la frecuencia respiratoria aplicando una co-factorización al espectrograma de la señal de entrada, analizando posteriormente sus activaciones respiratorias. Para evaluar los algoritmos implementados y determinar el método óptimo, se ha creado paralelamente una base de datos respiratoria en las instalaciones de la Escuela Politécnica Superior de Linares.

[EN] Respiratory rate is considered a crucial parameter in preventing critical situations in patients, such as chronic heart failure, hypoxia, or pneumonia. Despite its importance, finding a reliable, personalized, and non-invasive method to monitor it remains a significant challenge. The main objective of this project is the development of an application that allows monitoring and estimating the respiratory rate from sound signals, enabling early detection and generating alerts when breathing alterations occur in patients. This application features an algorithm initially developed in MATLAB that determines the respiratory rate by applying co-factorization to the input signal's spectrogram and subsequently analyzing respiratory activations. Additionally, a respiratory database has been concurrently created at the facilities of the Escuela Politécnica Superior de Linares to evaluate the implemented algorithms and determine the optimal method.